## Studi Eksperimental Energi Listrik yang Dihasilkan oleh Mekanisme Ocean Wave Energy Harvester Tipe Pelampung Bola dengan Metode Cantilever Piezoelectric
Almaarif Fahrey Nuh dan Wiwiek Hendrowati
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : haruslg@me.its.ac.id
Abstrak—Indonesia  sebagai  negara  Kepulauan  memiliki potensi  energi  laut  yang  besar  di  mana  energi  gelombang laut  merupakan  jenis  energi  laut  yang  paling  siap  untuk diterapkan  di  Laut  Indonesia.  Salah  satu  lokasi  potensi untuk  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Gelombang  Laut (PLTGL)  adalah  Pulau  Poteran,  sebelah  utara  Pulau Madura, Jawa Timur dengan potensi energi mencapai 1300 W/m 2 .  Pada  penelitian  ini  dibuat  sebuah  prototipe  alat energy  harvesting  metode  cantilever  piezoelectric  dalam skala  laboratorium  dengan  mengacu  pada  gelombang  laut di  daerah  Poteran  sebagai  referensi  pembuatan  alat  skala sebenarnya  yang  dapat  diterapkan  di  perahu-perahu nelayan  Pulau  Poteran.  Mekanisme  Energy  harvester  ini dibuat  dengan  memanfaatkan  frekuensi  gelombang  laut yang  ditangkap  oleh  pelampung  dan  diteruskan  menuju mekanisme  gear  box.  Mekanisme  gear  box  digunakan untuk  meningkatkan  frekuensi  cantilever  piezoelectric hingga mendekati frekuensi resonansi. Mekanisme gear box tersebut  dilengkapi  dengan  blade  pemukul  yang  nantinya memberikan  gaya  impak  pada  cantilever  piezoelectric sehingga  material  tersebut  mengalami  defleksi.  Defleksi inilah  yang  menimbulkan  voltase  atau  energi  listrik  pada cantilever  piezoelectric.  Pada  penelitian  ini,  dilakukan analisa  dengan  variasi  jumlah  cantilever  piezoelectric,  dan amplitudo  gelombang  laut  dengan  nilai  secara  berturut- turut adalah 1 buah, 2 buah, 3 buah, 3,52 cm, 3,92 cm dan 4,7  cm.  Dari  hasil  pengujian  eksperimen  dengan  variasi amplitudo gelombang dan jumlah  piezoelectric, didapatkan nilai  daya  listrik  bangkitan  terbesar  adalah  3,476  x  10 -7 watt  pada  amplitudo  4,7  cm  dan  jumlah  piezoelectric sebanyak 3 buah.
Kata  Kunci—cantilever  piezoelectric,  energy  harvesting, frekuensi, gelombang laut, pelampung bola.

## I. P ENDAHULUAN
otensi  sumber  daya  energi  laut  Indonesia  yang meliputi  energi  gelombang,  pasang  surut,  dan  panas laut  mencapai  727.000  MW  dengan  perkiraan  energi efektif  yang  dapat  dimanfaatkan  dengan  teknologi sekarang  berkisar  49.000  MW.  Hingga  saat  ini,  sudah terdapat beberapa penelitian-penelitian dan pengembangan  mengenai  metode  pemanen  energi  laut untuk  dikonversi  menjadi  energi  listrik  sebagai pembangkit listrik di Indonesia, baik hanya dalam bentuk simulasi  pemodelan  mekanisme,  hingga  melakukan eksperimen secara langsung.
Dari  beberapa  jenis  energi  laut  yang  dapat dimanfaatkan,  penelitian  mengenai  pemanfaatan  energi gelombang laut dipilih sebagai tema penelitian ini karena
teknologi yang ada sekarang paling siap untuk diterapkan di  laut  Indonesia.  Selain  itu,  sudah  terdapat  pula  studi atau penelitian mengenai lokasi-lokasi di Indonesia yang berpotensi  menjadi  lokasi  Pembangkit  Listrik  Tenaga Gelombang  Laut  (PLTGL),  salah  satunya  yaitu  Pulau Poteran. Pulau Poteran terletak di bagian tenggara Pulau Madura,  Jawa  Timur  dengan  potensi  energi  laut  sekitar 1300 W/m 2 .
Selain  lokasi,  sudah  terdapat  pula  beberapa  metode yang  diteliti  untuk  menjadi  pemanen  energi  gelombang laut  diantaranya, salter  duck ,  metode  pelampung,  dan cantilever  piezoelectric .  Diantara  metode  tersebut,  pada penelitian  ini  dilakukan  penelitian  dengan  metode cantilever  piezoelectric . Piezoelectric merupakan  suatu material  yang  memiliki  kemampuan  untuk  mengubah energi mekanis menjadi energi listrik ataupun sebaliknya. Beberapa  studi  telah  menunjukkan  bahwa  penggunaan cantilever  piezoelectric untuk  memanen  energi  laut secara  langsung  hanya  mampu  menghasilkan  daya  pada ukuran  miliwatt.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  perlunya sebuah  mekanisme  baru  untuk  memaksimalkan  potensi defleksi  dan  frekuensi  resonansi  dari cantilever piezoelectric.
Untuk itu, pada penelitian tugas akhir ini dibuat sebuah prototype alat energy  harvesting metode cantilever piezoelectric dalam  skala  laboratorium  dengan  mengacu pada gelombang laut di daerah Poteran sebagai referensi pembuatan  alat  skala  sebenarnya  yang  dapat  diterapkan di  perahu-perahu  nelayan  di  Pulau  Poteran. Energy harvesting ini  menggunakan  mekanisme  gear  box  untuk meningkatkan  frekuensi cantilever  piezoelectric hingga mendekati  frekuensi  resonansi . Dimana  penelitian  ini memanfaatkan  energi  kinetik  yang  dihasilkan  oleh gelombang  laut  dan  selanjutnya  akan  disalurkan  menuju massa yang dilengkapi oleh pegas diatasnya serta rack di salah satu sisinya, gear box nantinya akan memutar blade yang akan memukul cantilever piezoelectric .

## II. U RAIAN P ENELITIAN
Tahap-tahap pengerjaan tugas akhir yang dilaksanakan dapat dilihat pada diagram alir di bawah ini:
P

## Studi Literatur

## 1) Gelombang Laut
Gelombang  laut  merupakan gerakan  naik  turunnya  air laut.  Gelombang  laut  terjadi  karena  adanya  hembusan angin  yang  berlangsung  secara  kontinyu  dan  teratur  di atas  permukaan  laut.  Hembusan  angin  tersebut membentuk  riak  permukaan  yang  bergerak  searah dengan  hembusan  angin,  dan  bila  angin  berhembus dalam  waktu  yang  panjang  dengan  jarak  yang  cukup panjang, maka riak tersebut akan membentuk gelombang laut Besarnya  daya  yang  dimiliki  oleh  gelombang laut adalah sebagai berikut.
𝑃 𝑤 = 𝜌𝑔 2 𝐻 2 𝑇 32𝜋 (cos 2𝜋 𝑇 ) 2
2.1.
Dari nilai P w atau daya gelombang tersebut didapatkan persamaan gaya gelombang yaitu:
𝐹𝑤𝑎𝑣𝑒 = 𝜌𝑔 2 𝐻 2 𝑇 32𝜋𝑐𝑔 (cos 2𝜋 𝑇 ) 2 2.2.
Keterangan: g = percepatan gravitasi (9,8 m/s 2 ) ρ = densitas air (1000kg/m 3 ) H = tinggi gelombang (m) T = periode gelombang (s)
2) Piezoelectric
Ketika suatu material piezoelectric diberikan tegangan mekanik,  polarisasi  listrik  yang  sebanding  dengan tegangan yang diterapkan akan mengakibatkan timbulnya muatan/tegangan  listrik.  Efek piezoelectric ini  berlaku reversibel,  artinya  material piezoelectric juga  akan menghasilkan  tegangan  dan/atau  regangan  mekanik apabila material piezoelectric dialiri oleh listrik.
Besarnya gaya mekanik yang diterima oleh piezoelectric secara  umum  dapat  dilihat  pada  gambar berikut:
Gambar 2.1. Free body diagram dari piezoelectric [8]
Berdasarkan free  body  diagram dari piezoelectric tersebut,  diperoleh  persamaan  gaya  yang  bekerja  pada piezoelectric adalah sebagai berikut:
𝐹 = 𝑚𝑝ẍ𝑝  +  𝐾𝑠𝑥𝑝  + 𝑑𝑥̇𝑝 + 𝐹𝑒 2.3
Pada  dasarnya  voltase  bangkitan  yang  dihasilkan material piezoelectric disebabkan  oleh  adanya  muatan yang  berbeda-beda  antar  partikel  dalam piezoelectric itu sendiri. Dan ketika piezoelectric tersebut menerima gaya eksternal maupun mengalami defleksi, hal ini menyebabkan  jarak  antar  partikel  tersebut  berubah  baik itu  semakin  jauh  atau  semakin  dekat.  Akibat  adanya perbedaan  jarak,  maka  akan  timbul  beda  potensial tegangan  bangkitan,  V p ,yang  dapat  dirumuskan  sebagai berikut :
𝑉 𝑝 = 3 𝑑 31 𝐸 𝑤 𝑡 𝑥 𝑝 4 𝐶 2.4
dimana : V p = Tegangan bangkitan (V) d 31 = Konstanta Regangan Piezoelectric (C/N) E = Modulus Young (N/m 2 )
w = Lebar Material Piezoelectric (m) t = Tebal Material Piezoelectric (m) x p = Defleksi Material Piezoelectric (m) C = Kapasitansi Material Piezoelectric (F) Sedangkan
kapasistansi piezoelectric sendiri dirumuskan sebagai berikut:
𝐶 = 𝜀 𝑇 33 .  𝐿 .  𝑊
𝑇 2.5
dimana:
C   = kapasitansi (F) ε T 33 = permittivity material terhadap tegangan konstan L   = panjang material piezoelectric (m)
T = tebal lapisan piezoelectric (m)
W  = lebar material piezoelectric (m)
Untuk  memperoleh  nilai  arus  dari piezoelectric harvester, terlebih dahulu dilakukan pemodelan piezoelectric  harvester secara  sederhana  seperti  pada gambar 2.2 berikut ini:
Gambar 2.2. Pemodelan Piezoelectric Harvester [8]
Dari  rangkaian  tersebut  didapatkan  persamaan  V mc sebagai berikut:
𝑉 𝑚𝑐 = 𝐿 𝑚𝑐 𝑑𝐼 𝑚𝑐 𝑑𝑡 + 𝑅 𝑚𝑐 𝐼 𝑚𝑐 + 1 𝐶 𝑚𝑐 ∫ 𝐼 𝑚𝑐 𝑑𝑡 + 𝑉 𝑝 2.6.
Dengan  nilai 𝛤 = √𝑘 31 𝑘 𝑝 𝐶 𝑝 ,  nilai 𝑉 𝑚𝑐 = 𝐹𝑖𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡 𝛤 , nilai 𝐿 𝑚𝑐 = 𝑚 𝛤 2 , nilai 𝑅 𝑚𝑐 = 𝑑 𝛤 2 , dan nilai 𝐶 𝑚𝑐 = 𝛤 2 𝑘 maka nilai 𝐼 𝑚𝑐 dapat diperoleh.
Sedangkan untuk daya yang dibangkitkan oleh energy harvester diperoleh dari persamaan sebagai berikut:
𝑃 = 𝑉𝑝. 𝐼 𝑚𝑐 2.7.
3) Karakteristik Gelombang Laut Pulau Poteran
Berdasarkan penelitian dari Zulfikar Adlan pada tahun 2015  dengan  menggunakan  media  citra  satelit  ALOS- PALSAR diperoleh  karakteristik gelombang  laut  Pulau Poteran sebagai berikut:
1. Amplitudo  signifikan  gelombang  laut  sebesar  3,713 meter
2. Amplitudo  rata-rata  gelombang  laut  adalah  sebesar 2,986 meter
3. Panjang  gelombang  dominan  sebesar  559,017  dan 883,883 meter
4. Periode gelombang sebesar 56,579 dan 89,360 sekon 5. Estimasi  energi  laut  menggunakan  metode wave height adalah sebesar 182 hingga 1317 W/m 2 6. Estimasi energi laut  menggunakan metode amplitudo adalah sebesar 258 W/m 2

## Identifikasi Masalah
Pada  tahap  ini,  topik  dari  penelitian  yang  dilakukan telah ditentukan yaitu mengenai pemanfaatan energi laut sebagai  energi  alternatif  yang  terbarukan,  termasuk melakukan  perancangan  dan  pembuatan  mekanismenya dalam  skala  laboratorium.  Tahap  ini  bertujuan  untuk memilih input yang divariasikan. Variasi yang diinputkan yaitu  berupa  variasi  jumlah  piezoelectric  dan  amplitudo gelombang.
a. Variasi amplitudo gelombang Pengujian  ini  menggunakan  tiga  variasi  amplitudo gelombang yaitu 3.9cm, 4.1 cm, dan 4.9 cm.
b. Variasi jumlah piezoelectric.
Pengujian  ini  menggunakan  tiga  variasi  jumlah piezoelectric yaitu  1,  2,  dan  3  buah piezoelectric yang elektrisnya disusun secara seri.
Perancangan Mekanisme
Prototype ini  terdiri  dari  massa  yang  dilengkapi dengan  pelampung  yang  diapungkan  di  permukaan  air. Dimana saat gelombang mencapai pelampung, pelampung  akan  bergerak  translasi  dan  menggerakkan rack  yang  dihubungkan  dengan  pelampung  serta menggerakkan  roda  gigi.  Roda  gigi  yang  digunakan adalah  jenis  roda  gigi  lurus  ( spur  gear )  yang  berfungsi untuk mengubah gerak translasi menjadi rotasi. Selain itu prototype ini  dilengkapi blade yang  akan  memberikan gaya impact kepada cantilever  piezoelectric. Gaya impact ini  akan  memberikan  defleksi  pada cantilever piezoelectric sehingga piezoelectric menghasilkan energi listrik.  Gambar  2.5.  dan  2.6.  menunjukkan  prototipe mekanisme yang dibuat:
Gambar 2.5. Peletakan Mekanisme di Kolam Pengujian
Gambar 2.6 . Bagian-bagian dari Mekanisme
Keterangan gambar:
1. Pelampung Bola 9.  Gear 7 (D = 5cm)
2. Rack yang dilengkapi  10.  Gear  8  (D  =  1,4cm) dengan chain 11. Blade (Gear 9) 3. Sprocket (Gear 1) 12. Bearing 4. Gear 2 (D = 6cm) 13. Pegas 5. Gear 3 (D = 1,4cm) 14. One-way Bearing 6. Gear 4 (D = 5cm) 15. Poros 7. Gear 5 (D = 5cm) 16. Piezoelectric
8. Gear 6 (D = 1,4cm)
Berdasarkan  acuan  pada  perancangan  mekanisme, langkah selanjutnya yaitu membuat persamaan gerak dari mekanisme tersebut yakni:
(a) (b)
Gambar 2.7. Gerakan mekanisme (a) gerakan naik, (b) gerakan turun

## III. A NALISA DAN P EMBAHASAN
Dari hasil data pengujian dengan variasi amplitudo dan jumlah  piezoelectric,  dilakukan  pembahasan  voltase, arus,  dan  daya  rata-rata  berdasarkan  hasil root  mean square masing-masing  variasi seperti  tercantum  dalam tabel 4.1. berikut ini.
T ABEL 3.1 N ILAI ROOT MEAN SQUARE DARI HASIL PENGUJIAN
Jumlah Piezo  Amplitudo (cm)  Vrms (Volt)  Irms (Ampere) Prms (Watt) 1 3.52 0.1879 4 x 10 -7 7,52 x 10 -8 3.92 0.1923 6 x 10 -7 1,15 x 10 -7 4.7 0.2298 1 x 10 -6
2,3 x 10 -7 2 3.52 0.3048 4 x 10 -7 1,22 x 10 -7 3.92 0.3171 6 x 10 -7 1,90 x 10 -7 4.7 0.3383 1 x 10 -6 3,38 x 10 -7 3 3.52 0.3179 4 x 10 -7 1,27 x 10 -7 3.92 0.3216 6 x 10 -7 1,93 x 10 -7 4.7 0.3476 1 x 10 -6 3,48 x 10 -7
Dari  pengujian  yang  telah  dilakukan  dengan  variasi amplitudo gelombang dan jumlah piezoelectric didapatkan  hasil  dalam  bentuk  grafik  excel.  Dari  variasi yang  diberikan  tersebut  dapat  diketahui  pengaruhnya terhadap energi listrik yang dihasilkan meliputi tegangan bangkitan (V p ), arus (I) dan daya (P).
Pengaruh  Variasi  Amplitudo  terhadap  Voltase Bangkitan Piezoelectric
Gambar 3.1. Grafik Pengaruh Amplitudo terhadap Voltase RMS Pengujian
Dari  gambar  di  atas  dapat  kita  lihat pengaruh  variasi amplitudo  terhadap  voltase  bangkitan  hasil  pengujian dimana  semakin  besarnya  amplitudo  gelombang  laut maka voltase bangkitannya juga akan semakin besar. Hal ini  dikarenakan  pertambahan  amplitudo  menyebabkan pertambahan  nilai  gaya  gelombang  laut  (Fwave).  Gaya gelombang  laut  menjadi  masukan  untuk  mekanisme ocean wave energy harvester ini. Semakin meningkatnya gaya  gelombang  meyebabkan  meningkatnya  pula kecepatan  sudut  pada blade. Kecepatan  sudut blade berbanding lurus dengan gaya pukul yang diberikan oleh blade kepada piezoelectric. Sehingga semakin meningkat defleksi  yang  terjadi  pada piezoelectric ,  dan  semakin meningkat pula voltase bangkitan yang dihasilkannya .
Pengaruh  Variasi  Jumlah  Piezoelectric  terhadap Voltase Bangkitan Piezoelectric
Gambar 3.2 Grafik Pengaruh Jumlah Piezoelectric terhadap Voltase RMS Pengujian
Dari gambar di atas dapat kita lihat nilai perbandingan voltase  bangkitan  terhadap  jumlah piezoelectric dengan variasi  amplitudo  pada  hasil  pengujian ,  dimana  semakin meningkatnya  jumlah piezoelectric maka  voltase bangkitannya  juga  akan  semakin  besar. Kenaikan trendline grafik perbandingan voltase rms dengan jumlah piezoelectric sesuai  dengan  teori  yang  ada,  di  mana kenaikan  ini  disebabkan  karena piezoelectric berperan sebagai beban atau hambatan yang dialiri oleh arus listrik secara  seri,  sehingga  akibat  rangkaian  seri  tersebut  nilai voltasenya  meningkat  seiring  bertambahnya  jumlah material piezoelectric.
Pengaruh  Variasi  Amplitudo  Gelombang  terhadap Arus Bangkitan Piezoelectric
Gambar 3.3 Grafik Pengaruh Amplitudo terhadap Arus RMS
Pengujian
Dari  gambar  di  atas  dapat  kita  lihat pengaruh  variasi amplitudo  terhadap  arus  bangkitan  hasil  pengujian .  Dari
grafik  tersebut  dapat  dilihat  bahwa  dengan  semakin besarnya  amplitudo  gelombang  laut    maka  arus bangkitannya juga akan semakin besar. Kenaikan arus ini disebabkan karena pertambahan amplitudo juga meningkatkan  frekuensi  putaran  dari blade yang memukul piezoelectric . Semakin meningkatnya frekuensi putaran  dari blade semakin  meningkat  pula  pukulan blade kepada piezoelectric, sehingga semakin tinggi pula nilai arus yang dihasilkan oleh mekanisme.
Pengaruh  Variasi  Jumlah  Piezoelectric  terhadap Arus Bangkitan Piezoelectric
Gambar 3.4 Grafik Pengaruh Jumlah Piezoelectric terhadap Arus RMS Pengujian
Dari gambar di atas dapat kita lihat nilai perbandingan arus  bangkitan  terhadap  jumlah piezoelectric dengan variasi  amplitudo  pada  hasil  pengujian. Trendline yang terbentuk  pada  ketiga  grafik  di  gambar  3.4  memiliki kesamaan,  yaitu  memiliki  nilai  yang  konstan  seiring dengan  peningkatan  jumlah piezoelectric .  Trendline  ini terjadi  dikarenakan piezoelectric dirangkai  secara  seri, dimana  pada  kasus  ini  material piezoelectric yang dianggap  sebagai  sebuah  beban  yang  dilalui  oleh  arus listrik,  maka  nilai  dari  arus  listrik  yang  melewati  beban tersebut cenderung konstan
Pengaruh  Variasi  Amplitudo  Gelombang  terhadap Daya Bangkitan Piezoelectric

## Gambar 3.5 Grafik Pengaruh Amplitudo terhadap Daya Bangkitan Pengujian
Gambar  3.5.  merupakan  grafik  pengaruh  amplitudo gelombang  terhadap  nilai  daya  bangkitan  rata-rata  dari mekanisme. T rendline yang terbentuk pada ketiga grafik di  atas  sama,  yaitu  mengalami  peningkatan  dari amplitudo  3,52  cm  dengan  frekuensi  1  Hz  menuju amplitudo 4,7 cm dengan frekuensi 1,4 Hz. Adapun data daya  terbesar  berada  pada  amplitudo  4,7  cm,  dengan jumlah piezoelectric 3 buah yaitu 3.476 x 10 -7 Watt.
Pengaruh  Variasi  Jumlah  Piezoelectric  terhadap Daya Bangkitan Piezoelectric
Gambar 3.6 adalah grafik pengaruh jumlah piezoelectric terhadap  daya  bangkitan  dari  masing- masing variasi amplitudo hasil pengujian. Trendline yang terbentuk  pada  ketiga  grafik  di  gambar  4.17  sama,  yaitu meningkat seiring dengan peningkatan jumlah piezoelectric .  Berdasarkan  grafik,  nilai  daya  tertinggi terjadi pada jumlah piezoelectric 3 dan amplitudo 4,7 cm yaitu 3.476 x 10 -7 Watt
Perbandingan  Pengaruh  Amplitudo  terhadap  Daya bangkitan Hasil Pengujian dengan Teoritis
Gambar 3.7. Grafik Perbandingan Pengaruh Amplitudo terhadap Daya secara Teoritis dan Pengujian
Berdasarkan  data  pengujian  pada  tabel  3.1,  grafik perbandingan  daya  terhadap  amplitudo  pada  variasi jumlah piezoelectric yang  ditunjukkan  pada  gambar  3.7 ini sudah sesuai dengan teori atau hasil simulasi, di mana secara  teoritis  semakin  tinggi  nilai  amplitudo  maka semakin tinggi pula nilai daya bangkitan yang dihasilkan. Hal  ini  disebabkan  karena  pertambahan  amplitudo  akan meningkatkan  nilai  voltase  bangkitan  akibat  naiknya gaya gelombang laut (F wave ) dan meningkatkan nilai arus bangkitan akibat bertambahnya kecepatan putaran blade. Nilai  daya  yang  dihasilkan  oleh  mekanisme  akan berbanding lurus dengan bertambahnya nilai voltase dan arus  listriknya,  sehingga  dengan  bertambahnya  nilai voltase  dan  arus  bangkitan,  maka  nilai  daya  juga  akan semakin  tinggi.  Namun,  nilai  daya  hasil  eksperimen cenderung  lebih  rendah  dibandingkan  dengan  teoritis. Hal  ini  terjadi  akibat  gesekan  yang  terjadi  antar  gear, gesekan  antara  poros  dengan  bearing,  dan  inersia  poros yang  pada  perhitungan  teoritis  diabaikan  sedangkan memiliki  efek  cukup  signifikan  pada  saat  eksperimen, khususnya pada inersia poros.
Perbandingan Pengaruh  Jumlah Piezoelectric terhadap  Daya  bangkitan  Hasil  Pengujian  dengan Teoritis
Gambar 3.8. Grafik Perbandingan Pengaruh Jumlah Piezoelectric terhadap Daya secara Teoritis dan Pengujian
Dari  data  tersebut,  grafik  perbandingan  jumlah piezoelectric terhadap  daya  bangkitan  pada  tiap-tiap variasi  amplitudo  ini  sesuai  dengan  teori  atau  hasil simulasi, di mana secara teoritis semakin banyak jumlah piezoelectric semakin  tinggi  nilai  daya  yang  dihasilkan.
Dimana  peningkatan  yang  terjadi  berbanding  lurus dengan  peningkatan  voltase  bangkitannya.  Hal  ini dikarenakan rangkaian elektrik pada material piezoelektrik adalah  seri,  yang  mana  nilai  dari  voltase akan  semakin  tinggi  seiring  dengan  peningkatan  jumlah piezoelectric dengan  nilai  arus  yang  tetap.  Sedangkan pada grafik terlihat besarnya peningkatan daya pengujian yang tidak sesuai dengan daya teoritis yakni dari jumlah piezoelectric 2  buah  menuju  ke  3  buah.  Hal  ini dikarenakan  pada  jumlah piezoelectric 3  buah, kemampuan dari mekanisme untuk memukul piezoelectric  menurun  akibat  ketahanan  material  yang meningkat. Hal ini menyebabkan nilai voltase bangkitan yang  dihasilkan  tidak  meningkat  secara  signifikan, sehingga  menyebabkan  nilai  daya  yang  dihasilkan  juga tidak mengalami peningkatan yang signifikan.
Perbandingan Daya yang Dihasilkan oleh Mekanisme pada Skala Laboratorium dengan Skala Riil
Dalam  perencanaan  pembuatan  mekanisme  secara massal  diperlukan  sebuah  estimasi  atau  perkiraan besarnya  daya  yang  dihasilkan  oleh  mekanisme ocean wave  energy  harvester apabila  diterapkan  pada gelombang  laut  riil.  Pada  perbandingan  daya  kali  ini, digunakan  kondisi  eksisting  gelombang  laut  pada  Pulau Poteran  yang  mana  digunakan  sebagai  referensi  awal pembuatan mekanisme ini.

## 1) Mekanisme pada skala Laboratorium
Analisa  menggunakan  3  piezo  dengan  rincian  gaya wave  yang  diterima  oleh  mekanisme  mengacu  pada persamaan  2.2.  dengan  nilai  amplitudo  4,7  cm  dan frekuensi  1,4  Hz.  Dari  persamaan  tersebut  didapatkan nilai root  mean  square dari  defleksi  piezoelectric  yaitu sebesar  6  mm.  Berdasarkan  hasil  simulasi  defleksi tersebut didapatkan nilai sebagai berikut: rms Voltase = 2,1616 V rms Arus = 1,23 x 10 -6 rms Daya = 2,1141 x 10 -6

## 2) Mekanisme pada skala riil
Analisa  dilakukan  menggunakan  1  piezo  dengan rincian  gaya  wave  yang  diterima  oleh  mekanisme mengacu  pada  persamaan  2.2.  dengan  nilai  amplitudo 3,713  m  dan  frekuensi  0,0176  Hz.  Dari  persamaan tersebut  didapatkan  nilai root  mean  square dari  defleksi piezoelectric  yaitu  sebesar  72  cm.  Berdasarkan  hasil simulasi  defleksi  tersebut  maka  jumlah piezoelectric optimum  yang  dapat  digunakan  yakni  berjumlah  120 buah, sehingga didapatkan hasil sebagai berikut: rms Voltase = 9226,3 V rms Arus = 0,0162 rms Daya = 121,28 watt
Sehingga  besarnya  daya  yang  dihasilkan  pada skala laboratorium terhadap skala riil yaitu 2,141 x 10 -6 : 121,28   = 1 : 56.10 6

## IV. K ESIMPULAN /R INGKASAN
Setelah  melakukan  analisis  dan  pembahasan  pada energi  listrik  yang dibangkitkan  oleh  msekanisme  ocean wave  energy  harvester  tipe  pelampung  bola  dengan menggunakan metode cantilever piezoelectric,didapatkan beberapa  kesimpulan  yaitu  semakin  tinggi  amplitudo gelombang, semakin tinggi pula nilai voltase bangkitannya dan nilai arus yang dibangkitkan, sehingga
semakin  tinggi  pula  nilai  daya  bangkitannya.  Untuk variasi  jumlah  cantilever  piezoelectric  yang  rangkaian elektriknya  disusun  secara  seri,  semakin  meningkatnya jumlah  material  piezoelectric,  maka  nilai  voltase  akan semakin  besar,  sedangkan  nilai  arus  listriknya  tetap, sehingga  nilai  daya  yang  dihasilkan  juga  semakin meningkat. Daya listrik tertinggi yang mampu dibangkitkan oleh mekanisme adalah 3,476 x 10 -7 watt, di mana  nilai  ini  terjadi  ketika  material  piezoelectric berjumlah 3 pada amplitudo 4,7 cm

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  Dr. Wiwiek  Hendrowati,  ST.,  MT.  yang  telah  membantu penulis dalam melakukan penelitian ini.
D AFTAR P USTAKA
[1] Mineto,  A.  (2010).  Modeling  of  a  Cantilever  Beam  for Piezoelectric  Energy  Harvesting. 9th  Brazilian  Conference  on Dynamics, Control and their Applications .
[2] Romano,  G.  F.  (2015). Studi  Karakteristik  Voltase  Bangkitan yang  Dihasilkan  oleh  Mekanisme  Vibration  Energy  Harvesting Menggunakan  Metode  Cantilever  Piezoelectric  dengan  Variasi Jumlah  Blade  dan  Frekuensi  Sumber  Getar. Tugas  Akhir  pada Jurusan Teknik Mesin: ITS Press.
[3] Xie, X., Wang, Q., & Wu, N. (2014). Potential of a Piezoelectric Energy  Harvester  from  Sea  Waves. Journal  of  Sound  and Vibration.
[4] Susanto,  I.  M.  (2015). Studi  Karakteristik  Energi  Listrik  yang Dihasilkan Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut (PLTGL) Metode  Pelampung  dengan  Variasi  Dimensi  Pelampung  dan Panjang  Lengan. Tugas  Akhir  pada  Jurusan  Teknik  Mesin:  ITS Press.
[5] S. Rao, S. (2004). Mechanical Vibration. Singapore: Prentice Hall PTR.
[6] Ott,  J.  (2013). Design  of  a  Piezoelectric  Energy  Harvesting  for Shallow Ocean Waves. Faculty of Rensselaer Polytechnic Institute Thesis: Renss.
[7] Noven, K. A. (2011). Studi Karakteristik Energi yang Dihasilkan Mekanisme  Vibration  Energy  Harvesting  dengan  Metode Piezoelectric  untuk  Pembebanan  Frontal  dan  Lateral. Tugas Akhir pada Jurusan Teknik Mesin: ITS Press.
[8] Manoli,  T.  a.  (2015). CMOS  Circuits  for  Piezoelectric  Energy Harvesters. Springer Science+Business Media Dordrecht.
[9] Deutschman,  A.  D.,  Michels,  W.,  &  dan  Wilson,  C.  E.  (1975).
Machine Design. New York: Macmillan Publishing Co. Inc.
[10] Nadzir,  Z.  A.  (2015). Estimasi  Tinggi  Gelombang  Laut Menggunakan Citra Satelit ALOS-PALSAR Studi Kasus: Perairan Pulau  Poteran,  Sumenep. Tugas  Akhir  pada  Jurusan  Teknik Geomatika: ITS Press.